Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CARACTERIZAÇÃO, PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS E EXPLORAÇÃO DO SOLO W BA 07 44 _v 1. 1 22 Flávia Gonçalves Mateus Amarante Constancio Londrina Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019 Caracterização, propriedades geotécnicas e exploração do solo 1ª edição 33 3 2019 Editora e Distribuidora Educacional S.A. Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza CEP: 86041-100 — Londrina — PR e-mail: editora.educacional@kroton.com.br Homepage: http://www.kroton.com.br/ Presidente Rodrigo Galindo Vice-Presidente de Pós-Graduação e Educação Continuada Paulo de Tarso Pires de Moraes Conselho Acadêmico Carlos Roberto Pagani Junior Camila Braga de Oliveira Higa Carolina Yaly Giani Vendramel de Oliveira Juliana Caramigo Gennarini Nirse Ruscheinsky Breternitz Priscila Pereira Silva Tayra Carolina Nascimento Aleixo Coordenador Nirse Ruscheinsky Breternitz Revisor Flávia Gonçalves Mateus Amarante Constancio Editorial Alessandra Cristina Fahl Beatriz Meloni Montefusco Daniella Fernandes Haruze Manta Hâmila Samai Franco dos Santos Mariana de Campos Barroso Paola Andressa Machado Leal Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Gonçalves, Flávia G635c Caracterização, propriedades geotécnicas e exploração do solo/ Flávia Gonçalves,Mateus Amarante Constancio – Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019. 145 p. ISBN 978-85-522-1581-3 1. Origem e formação dos solos. 2. Plasticidade dos solos. I. Gonçalves, Flávia. II. Constancio, Mateus Amarante. Título. CDD 333.72 Thamiris Mantovani CRB: 8/9491 © 2019 por Editora e Distribuidora Educacional S.A. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A. 44 SUMÁRIO Apresentação da disciplina 5 Origem e formação dos solos 6 Textura e estrutura dos solos 29 Ensaios de campo: SPT, SPT-T, CPT e Ensaio da Palheta (VaneTest) 45 Ensaios de laboratório 65 Classificação dos solos 93 Resistência ao cisalhamento 110 Tensão χ Deformação χ Resistência dos solos 128 CARACTERIZAÇÃO, PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS E EXPLORAÇÃO DO SOLO 55 5 Apresentação da disciplina Olá, aluno. Seja bem-vindo! Você está iniciando uma disciplina de grande importância no contexto da construção civil: Caracterização, propriedades geotécnicas e exploração do solo, que tem como intuito solidificar e ampliar seus conhecimentos a respeito dos principais conceitos voltados à área de obras de terra e fundações. Nela serão abordados temas como: origem e formação, textura e estrutura do solo, os principais ensaios de campo (Standard Penetration Test - SPT, Cone Penetration Test - CPT, Vane-test, entre outros) e de laboratório (massa específica dos sólidos e do solo, granulometria, limites de consistência e compactação do solo), com a finalidade de conhecer a estratigrafia e a caracterização física do solo e os modos e sistemas de classificação deste material. Além disso, serão apresentados temas específicos que trabalharão a questão da resistência ao cisalhamento e relação tensão-deformação dos solos, todos considerando os aspectos que podem interferir e, portanto, devem ser levados em consideração, quando na execução de obras geotécnicas. Seja uma fundação superficial ou profunda, um talude, uma barragem ou no estudo da relação de uma estrutura com o maciço de solo, os preceitos apresentados nesta disciplina serão úteis para sua compreensão, critérios de escolha e tomada de decisão na hora da prática. Vamos começar? Bons estudos. 666 Origem e formação dos solos Autora: Flávia Gonçalves Objetivos • Conceituar o que é o solo considerando a abordagem da Engenharia de Estruturas e Fundações. • Compreender a origem e formação das rochas e dos solos. • Conhecer os principais agentes que atuam no processo de intemperismo. 77 7 1. Origem e formação do solo Compreender os aspectos pedogenéticos vinculados à formação do solo pode ajudar nas definições necessárias para um projeto geotécnico. Diferentes tipos de solo, formados a partir de fatores intempéricos diferentes, tendem a se comportar de maneira distinta quando solicitados por uma fundação ou quando são utilizados como material de construção para barragens e outros tipos de aterros, por exemplo. Ao conhecer os aspectos de formação do solo, somos capazes de inferir sobre suas características e, porque não, seu possível comportamento. Nesta unidade, você entenderá o que é o solo, como ele se forma a partir do que chamamos de intemperismo, como este processo ocorre de maneira diferente nos diferente locais, fazendo com que tenhamos uma grande variedade de perfis de solo distintos, e quais os principais vínculos disso com projetos geotécnicos. PARA SABER MAIS Os aspectos pedogenéticos estão vinculados à pedologia, que é a ciência que trata de estudos relacionados com a identificação, formação, classificação e mapeamento dos solos. Segundo os autores Ker et al. (2012, p.5), “as informações geradas por esses estudos pedológicos, além de sua utilização pelos demais ramos da Ciência do Solo, encontram aplicação nas mais diversas áreas da ciência, como Agronomia, Geografia, Geologia, Engenharia, Arqueologia, Biologia, Medicina e outras mais”. 1.1 Afinal, o que é solo? O solo é um elemento que compõe a paisagem, constituindo a superfície da Terra. Desde quando as primeiras civilizações deixaram de ser nômades 88 e começaram a plantar aquilo que lhes era necessário para a subsistência, o solo passou a ser analisado pelo homem. No início, esta análise servia apenas para subdividir aqueles solos nos quais a produção era satisfatória daqueles que não era. Essa compreensão, muito incipiente, perdurou por algum tempo, até que o desenvolvimento fizesse o homem observar que o solo estava relacionado a inúmeras áreas de conhecimento. Deste modo, uma melhor compreensão do que realmente é o solo é algo mais recente. Atuando como escopo para desenvolvimento de diferentes ciências, o solo pode ter várias definições, dependendo do seu papel. Para um Engenheiro Agrônomo, o solo pode ser definido como o material suporte e de desenvolvimento para as plantas, cujo conhecimento e adequação de seu caráter químico é imprescindível para a produtividade da cultura. No entanto, se um geólogo for questionado quanto a definição do que é o solo, sua resposta certamente estará vinculada à determinação das formações geológicas que demonstram a ação e interação dos fenômenos locais que levaram aquele substrato a ter as características que apresentam. Já para um engenheiro civil, o solo é o terreno de suporte ou realização de uma obra, o qual precisa ter suas características hidro-geo-mecânicas definidas para que a obra geotécnica esteja pautada também em segurança. Nenhuma das definições anteriores está errada. Pelo contrário! Todas caracterizam aquilo que para cada ciência é o solo. Por estar associado a diversas áreas de estudo, o solo precisa ser compreendido dentro das suas especificidades. Considerando uma definição mais conceitual, o manual do Sistema Brasileiro de Classificação dos Solos, elaborado pela EMBRAPA (2013, p. 31), define o solo como um sistema tridimensional de material heterogêneo, estruturado e de caráter dinâmico, apresentando uma fase sólida, constituída de minerais e compostos orgânicos, e outra fase porosa, representada por porções líquidas e gasosas, ambas responsáveis por catalisar diversas reações. Ao analisar esta definição, 99 9 você pode observar que o solo é um meio bastante complexo, cujas características devem ser determinadas para que o profissional, qualquer que seja a área de atuação, saiba como utilizá-lo.Trazendo o conceito para a realidade da Engenharia Civil, Vargas (1977, p. 2) conceitua o solo como uma mistura natural de diversos minerais, às vezes com matéria orgânica, que não oferece grande resistência à escavação mecânica, ou seja, para obter o material escavado não se faz necessária utilização de técnicas especiais como, por exemplo, explosivos ou ponta diamantada. ASSIMILE Os termos técnicos que usamos quando atuamos na área de Geotecnia são muito importantes. Sendo assim, assimile que o que chamamos de rocha é aquele material consolidado e não intemperizado. Solo é o resultado da decomposição das rochas através do intemperismo físico e químico, caracterizado por ser um material estruturado, peculiar de determinado local e, via de regra, com função de suporte para as obras civis. Por fim, denominamos terra o solo desestruturado, sem função suporte. Agora que você já compreende o que é o solo, você vai aprender qual sua origem e como ele é formado. No entanto, antes de falar do solo propriamente dito, é preciso conhecer seu material de origem – as rochas – e o ciclo ao qual elas pertencem. 1.2 O ciclo das rochas Todo solo tem como origem uma rocha. Por definição, rocha é um material consolidado caracterizado pela união natural de minerais 1010 (TEIXEIRA et al., 2000, p. 38). A principal forma de classificar os diferentes tipos de rochas é quanto ao modo de sua formação na natureza, podendo ser denominadas rochas ígneas, rochas sedimentares ou rochas metamórficas. a. Rochas magmáticas: As rochas magmáticas, ou também conhecidas como rochas ígneas, são o resultado do resfriamento do magma. O material fundido em partes profundas no interior da Terra pode se deslocar no interior da crosta. À medida que se desloca para regiões com temperaturas menores, o magma se consolida, cristalizando os minerais, formando as rochas magmáticas. Quando o resfriamento acontece no interior do globo terrestre dizemos que a rocha resultante é uma rocha ígnea intrusiva. Entre suas principais características temos que a cristalização de minerais ocorre de modo lento, possibilitando a criação de minerais maiores, visíveis ao olho nu. Alguns exemplos deste tipo de rocha é o granito (Figura 1 – A), o pegmatito, o gabro e o diorito. Já quando o magma sofre resfriamento na superfície da crosta, a rocha magmática é denominada extrusiva. Suas caraterísticas englobam o resfriamento rápido, não possibilitando a formação de grandes cristais, ou seja, a textura da granulação é fina. Um exemplo deste tipo de rocha extrusiva é o basalto (Figura 1 – B), oriundo da erupção vulcânica. Por fim, se a rocha é formada em profundidade intemediária, pode ser chamada de rocha hipo-abissais, formada nos diques ou sills no interior da crosta, como, por exemplo, o diabásio. Figura 1 – Exemplos de rochas ígneas A B Fonte: jxfzsy/iStock.com. Fonte: Andreas Wass/iStock.com. 1111 11 Outro fator que pode chamar a atenção na observação das rochas magmáticas é sua coloração. Em síntese, por serem diferenciadas em máficas, siálicas e félsicas. As máficas (cujos constituintes minerais principais são o magnésio e o ferro) têm tons mais escuros. Já as rochas ígneas mais claras podem ser siálicas ou félsicas, variando que nas siálicas os pricipais minerais contidos são o silício e o alumínio, enquanto que nas félsicas são o feldspato e o quartzo (TEIXEIRA et al., 2000, p. 38). b. Rochas sedimentares: As rochas sedimentares, como o próprio nome já nos remete, são aquelas originadas da disposição de sedimentos em camadas sobre a superfície terrestre. Trata-se de uma rocha que pode ser originada de diferentes maneiras. A primeira delas é resultante da consolidação de fragmentos soltos provenientes de rochas preexistentes e acumuladas (rochas clásticas ou mecânicas), na qual os processos que regem sua formação são a compactação e a cimentação. Os exemplos mais comuns são o arenito, o siltito e o argilito. As rochas sedimentares também podem ter origem química ou orgânica, formadas pela precipitação de compostos químicos dissolvidos a partir de solução tanto por processos orgânicos como inorgânicos (TEIXEIRA et al., 2000, p. 39). Como exemplo para estes dois últimos casos, tem-se o calcário, gipsita para as rochas químicas, e a coquina e o folhelho pirobetuminoso para as rochas orgânicas. Figura 2 – Exemplos de rochas sedimentares A - ARGILITO B - ARENITO C - CONGLOMERADO D - CALCÁRIO CONQUÍFERO E - CALCÁRIO RECIFAL F - FOLHELHO PIROBETUMINOSO Fonte: adaptadas de Couto (2016) e Rainho (2011). 1212 Independentemente do tipo de rocha sedimentar, é possível notar que a necessidade de uma rocha anterior, que pode ser do tipo magmática, metamórfica ou mesmo sedimentar, para que, por meio do intemperismo, seja formado o sedimento que será transportado para outro local, por agentes como o vento, a água ou pela própria gravidade, até certo ponto de deposição. Uma vez que o material esteja sedimentado, os processos mencionados anteriormente passam a agir para a formação da rocha (TEIXEIRA et al., 2000, p. 38-39). c. Rochas metamórficas: Segundo Teixeira et al. (2000, p. 39), as rochas metamórficas são aquelas formadas por transformações (metamorfismo) de uma rocha magmática ou sedimentar, exposta a condições físicas de pressão e temperatura elevadas, sem que seja atingido o ponto de fusão de seus minerais. De acordo com o Departamento de Petrologia e Metalogenia do Museu Heinz Ebert (2019), o metamorfismo pode ser subdividido em diversos tipos, dentre os quais tem-se como mais importantes os citados a seguir: 1. Metamorfismo de contato (ou termal): tipo de metamorfismo que ocorre devido à elevação da temperatura, o qual recristaliza os minerais. Via de regra, desenvolve-se ao redor de corpos magmáticos intrusivos, os quais cedem energia térmica a rochas vizinhas. 2. Metamorfismo regional (ou dinamotermal): tipo de matemorfismo que ocorre por pressão e em grandes extensões da superfície da Terra, o qual propicia a reorientação dos minerais do material preexistente. Ocorre a grandes profundidades, mas podem atingir a superfície. 3. Metamorfismo dinâmico (ou cataclástico): tipo de metamorfismo que ocorre devido à associação de pressão não uniforme e ao aumento de temperatura, os quais provocam fraturas, originando texturas e estruturas próprias. Ele ocasiona o deslocamento de massas de rochas em zonas de falhas, restringe-se a partes pouco profundas da crosta terrestre. Não há recristalização de minerais. 1313 13 4. Metamorfismo plutônico: tipo de metamorfismo em que há a influência de temperatura elevada onde as rochas entram na fase plástica, cuja característica pastosa do material já não permite que as mesmas transmitam pressões dirigidas, o que faz com que percam a orientação dos seus minerais, enquanto novos se formam. Veja na Tabela 1 algumas imagens de rochas que são exemplos de transformação de rochas ígneas e sedimentares em rochas metamórficas. Avalie os aspectos que elas têm: a ordenação dos veios, a disposição das cores e a diferença, quando comparadas às suas rochas de origem. Tabela 1 – Exemplos de transformação de rochas metamórficas Tipo de metamorfismo Rocha original Rocha metamórfica Regional (por pressão) GRANITO ¹ GNAISSE Origina a reorientação dos minerais ARGILITO ² XISTO Contato (por temperatura) ARENITO ² QUARTZITO 1414 Origina a recristalização dos minerais CALCÁRIO ² MÁRMORE Nota: Rocha Ígnea¹; Rocha Sedimentar² Fonte: adaptado de Teixeira et al. (2000) e Pinterest (2019). Uma vez que você compreendeu os tipos de rocha existentes, você precisa conhecer seu ciclo de formação, também conhecido de ciclo litológico. Este ciclo descreve as transformações entre os três principais tipos de rochas explicando como elas estão relacionadas umas com as outras e com a evolução geológica do planeta Terra. Tudo se origina com o magma. Quando o magma sofre resfriamento, ocorre a solidificaçãoe cristalização dessa massa mineral, o que dá origem às rochas magmáticas. Uma vez expostas, as rochas magmáticas podem ser erodidas e seus sedimentos podem ser transportados até outro local onde, por meio da diagênese, cimentação, compactação ou precipitação, irão sedimentar e dar origem a rochas sedimentares. Estas rochas podem ser novamente erodidas e formar sedimentos que podem formar outra rocha sedimentar. No entanto, se em qualquer momento rochas magmáticas ou sedimentares forem expostas a condições de elevada temperatura ou pressão, as rochas metamórficas podem ser formadas (DAS, 2012, p. 8). Em suma, todo este ciclo pode ser observado na Figura 3. 1515 15 Figura 3 – Ciclo litológico Fonte: Almeida (2012). ASSIMILE O tempo do ciclo litológico é baseado no tempo geológico. Portanto, não espere conseguir ver um tipo de rocha se transformar em outro durante a sua vida. Isso pode levar milhões e milhões de anos. O que é importante é saber que as rochas são mutáveis e que para chegar no caráter que você vê hoje ao realizar uma obra, aquele material já passou por inúmeras transformações. Mas o que tudo isso tem a ver com a origem e formação do solo? Leia os tópicos a seguir e você irá descobrir. 1616 1.3 Intemperismo Todos os solos se originam do intemperismo das rochas que constituem a crosta terrestre. Segundo Caputo (1988), este fenômeno é caracterizado pela desintegração física e decomposição química da rocha. De modo geral, eles atuam simultaneamente, porém as condições do ambiente de formação do solo acabam fazendo com que um se sobressaia ao outro. Antes de falar das características dos solos formados, é preciso que você conheça os tipos de minerais que encontramos no solo. Segundo Teixeira et al. (2000, p. 28), os minerais são “elementos ou compostos químicos com composição definida [...], cristalizados e formados naturalmente por meio de processos geológicos inorgânicos”. Eles podem ser subdivididos em minerais primários (aqueles que não sofreram intemperismo químico, não diferem dos minerais do material de origem, sendo os mais comuns o quartzo, o feldspato e os piroxênios) e secundários (resultantes dos processos de alteração físico-química e biológica dos minerais primários, onde os mais comuns são os aluminossilicatos - caulinita, vermiculita, esmectita - e os óxidos, hidróxidos e oxidróxidos - que podem ser de Fe, Mn, Al e Ti. Uma vez compreendidos estes conceitos, pode-se dizer que solos originados em ambientes que propiciam a predominância de ocorrência do intemperismo físico apresentaram uma composição química e mineralógica geralmente semelhante à da rocha mãe, com abundância de minerais primários. Contêm partículas grossas e intermediárias e, apenas em condições especiais, formam partículas finas. Já solos gerados em regiões onde há a predominância do intemperismo químico tendem a ser compostos, principalmente de minerais secundários e de granulometria mais fina (TEIXEIRA et al., 2000, p. 141-144). O intemperismo físico ocorre por meio de agentes físicos que provocam a destruição, fendilhamento, desagregação, fragmentação, corrosão, desgaste e polimento das rochas. Seus principais agentes são a água (ação mecânica), o vento, a temperatura (expansão e contração térmica) e até mesmo os seres vivos. 1717 17 Por aumentar a exposição da rocha ao ar e a água, o intemperismo físico é tido como um facilitador para o intemperismo químico. A percepção disto é facilmente observada na Figura 4. Figura 4 – Fragmentação de uma rocha acompanhada de um aumento significativo de sua exposição superficial Volume total: 1m3 Área superficial total: 6m2 Volume total: 1m3 Área superficial total: 12m2 Fonte: adaptada de Teixeira et al. (2000, p. 143). Na ocorrência do intemperismo químico, há modificação química ou mineral das rochas de origem. O principal agente é a água, que regula ou atua diretamente em mecanismos importantes, como a oxidação, a hidratação, a dissolução, a carbonatação e até mesmo os efeitos químicos da vegetação. 1.4 Fatores que controlam a formação do solo Diversas são as condições intempéricas que levam à formação de um solo. As principais características do ambiente que regem a formação de cada tipo de solo foram propostas por Jenny (1941) e podem ser vistas na Figura 5. 0,5 m 0,5 m 0,5 m 1 m 1 m 1 m 1818 Figura 5 – Fatores que influenciam no processo de formação do solo Fonte: elaborada pela autora. A rocha de origem é o primeiro fator de destaque. Também denominada de material parental, a rocha intemperizada para a formação das partículas do solo determina quais os minerais que estarão presentes no solo. Em síntese, diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com características diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao intemperismo local. A biota também influencia na formação dos solos. Seja na escala macro ou microscópica, os organismos são responsáveis por realizar ou catalisar diversas reações químicas, além de terem substancial influência na desintegração mecânica do meio. O clima é o fator que, isoladamente, tem a maior influência no intemperismo. Ele determina a velocidade e a intensidade com que o intemperismo atuará, sendo a temperatura e a precipitação os dois parâmetros climáticos mais expressivos. A temperatura pode agir fisicamente, quando pensamos na expansão e contração dos materiais, mas também pode ser atuante nas reações químicas do solo (o aumento da temperatura pode funcionar como um catalizador). Já quanto à precipitação, à análise de deficiência e excedente hídrico 1919 19 estão vinculados à hidratação dos constituintes, a remoção dos cátions e a aceleração das transformações e do processo evolutivo do solo. A importância da precipitação ou falta dela é tanta que se observarmos, por exemplo, dois locais que estão na mesma latitude, sob materiais tipicamente parecidos, mas com regimes de chuva distintos, os perfis de solo podem ser muito diferentes. Como exemplo básico para isso temos a Amazônia (solos intemperizados, profundos, cauliníticos, pobres e ácidos) e o Nordeste (menor intensidade dos processos pedogenéticos, solos rasos, cascalhentos ou pedregosos, teores de minerais primários elevados). É típico notarmos que regiões mais quentes e úmidas apresentam solos mais evoluídos. Indiretamente ligado ao fator climático, a fisiografia (ou relevo) regula o escoamento superficial da água no solo. As reações químicas do intemperismo acontecem com maior intensidade em regiões de boa infiltração, ou seja, um relevo mais suave (plano a quase plano) condiciona uma situação hídrica mais duradoura, possibilitando o aparecimento de uma vegetação mais exuberante. Já em terrenos mais íngremes, a declividade atua de modo haja uma menor infiltração e, até mesmo, uma maior possibilidade de transporte de material. Por último, mas não menos importante, temos o tempo. Mesmo havendo todas as demais premissas para a formação de um solo, suscetibilidade dos constituintes minerais, sem que haja o tempo suficiente para que o solo se desenvolva, os processos de desintegração e degradação ocorram, não teremos um perfil de solo estabelecido. 1.5 O perfil do solo A ação dos fatores que controlam a formação do solo rege como este estará na natureza. É comum dizermos que o perfil do solo estará apresentado em camadas dispostas geralmente na horizontal. A Figura 6 apresenta um perfil hipotético e os possíveis horizontes (ou camadas) de solo. 2020 Figura 6 – Perfil de solo hipotético e seus horizontes (camadas) Fonte: elaborada pela autora a partir de Guia do Estudante (2016). O perfil apresentado mostra as características de cada camada. Nem todos os solos apresentam todas as camadas, nem todo solo também está estruturado sobre o seu material de origem. A importância de compreender os diferentes perfis de solo, para a área da construção civil, está vinculada na inferência dos possíveiscomportamentos que as obras podem ter. A primeira maneira de distinguir e começar a pensar a respeito do comportamento de um dado perfil do solo é sabendo qual a sua classificação pedogenética, conforme explicado a seguir. 1.6 Solos residuais e solos sedimentares Os solos podem ser classificados de inúmeras maneiras. Uma delas é quanto à pedogênese, que distingue os solos em solos residuais e sedimentares. Camada de restos de plantas e animais na superfície do solo – acúmulo de matéria orgânica (MO) Horizonte formado por partes bastante degradadas da rocha mãe, estando abaixo do horizonte A. Horizonte de concentração de argila Rocha-mãe (rocha sã ou material de origem). Quando submetida ao intemperismo, se degrada e se decompõe, dando origem ao solo. Primeiro horizonte mineral do solo, mais escuro por conter mais húmus que nos horizontes B e C. Elevada atividade biológica Horizonte formado por partes pouco degradadas da rocha- -mãe, com presença de mate- riais que ainda estão se trans- formando em solo. Material pouco afetado pelos organis- mos, mas que podem estar bem intemperizados (Regolito). 2121 21 Os solos residuais são aqueles em que a rocha é intemperizada e as partículas formadas se estruturam sob o material de origem. É comum encontrarmos a definição de que nestes solos a decomposição da rocha é maior que a remoção do solo, o que faz com que o perfil se estabeleça. Como a ação das intempéries se dá, em geral, de cima para baixo, as camadas superiores são, via de regra, mais trabalhadas que as inferiores, com granulometria menor, por exemplo. Já os solos sedimentares (ou também conhecidos como solos transportados) têm seus constituintes formados em um local diferente de onde estão depositados e estruturados. Eles podem ter sido transportados de diferentes formas, o que nos ajuda inclusive a distingui-los, por exemplo: solos eólicos (transportados pelos ventos), solos aluviais (transportados pela água), solos coluvionares (transportados pela ação da gravidade), entre outros. Você pode estar se perguntando por que isso é importante para as obras de terra, como fundações, barragens, túneis, estabilidade de encostas, etc.? A Figura 7 explica de forma gráfica a relação existente (ou não) de duas variáveis muito úteis para a construção civil: a resistência e a permeabilidade do solo em relação a profundidade, considerando um solo residual e um solo sedimentar. Figura 7 – Relação da resistência e permeabilidade com solos residuais (A) e sedimentares (B) 2222 Fonte: adaptada de Campos (2014, p. 35). Compreendeu agora por que é tão importante saber mais sobre a origem e o tipo do solo com o qual se está trabalhando? As características pedogenéticas podem auxiliar você na tomada de decisões ou mesmo, de modo prévio, a perceber quais aspectos precisam ser levados em consideração para que o projeto geotécnico seja elaborado e executado com rigor técnico e segurança. TEORIA EM PRÁTICA Um engenheiro geotécnico foi escolhido para fazer o projeto de um viaduto para uma cidade bastante afastada do local onde mora. Como ainda não foram ajustados os detalhes da contratação, e o tempo é curto, ele começa a fazer pesquisas voltadas para a descrição dos tipos de solo que tipicamente são encontrados na região. Ele descobre que o principal substrato rochoso encontrado naquelas redondezas é o basalto, oriundo de derrames vulcânicos, que os perfis de solo são residuais e bem desenvolvidos. Se você fosse este engenheiro, o que você poderia dizer sobre o substrato rochoso? E sobre o possível comportamento do solo frente à alocação dos elementos de fundação do viaduto? 2323 23 VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. O solo pode ser definido como a camada superior da superfície terrestre. Sua compreensão frente às diversas ciências que o têm como escopo é dependente da respectiva área de estudo, porém em todas o solo pode apresentar camadas distintas, passíveis de serem classificadas A figura a seguir apresenta um perfil hipotético de solo, cujas camadas estão sinalizadas. Fonte: https://rachacuca.com.br/educacao/vestibular/unicamp/2013/ primeira-fase/13/. Acesso em: 30 maio 2019. Sobre o tema ‘perfil do solo’, analise as afirmações a seguir: I. A representação dos solos por meio de seus horizontes pode ajudar o projetista de uma obra a perceber quais as soluções mais cabíveis para seu projeto. https://rachacuca.com.br/educacao/vestibular/unicamp/2013/primeira-fase/13/ https://rachacuca.com.br/educacao/vestibular/unicamp/2013/primeira-fase/13/ 2424 II. Todos os perfis de solo apresentam todas as camadas apresentadas na figura acima, sendo fácil perceber se um perfil foi subdividido de maneira incorreta. III. No contexto da engenharia civil, a camada A é sempre a mais indicada para alocação das fundações de uma obra, haja vista a pequena profundidade em que se irá trabalhar e a grande atividade biológica que a mesma tem, ambos fatores que auxiliam na execução do projeto. IV. A camada ‘C’ é considerada como horizonte de transição entre solo e rocha, podendo apresentar fragmentos da rocha não alterada. V. A rocha sã aparece apenas em perfis de solo residuais, não sendo identificada em perfis de solo sedimentar. Assinale a alternativa correta: a. Apenas as afirmações II, III e IV estão corretas. b. Apenas as afirmações I, II e V estão corretas. c. Apenas as afirmações I e IV estão corretas. d. Apenas as afirmações IV e V estão corretas. e. Todas as afirmações estão corretas. 2. Uma rocha é um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um ou mais minerais. Considerando os diferentes tipos de rochas existentes, analise as afirmações a seguir: 2525 25 I. As rochas ígneas ou magmáticas são formadas pelo magma solidificado, podendo ser subdivididas nos tipos: intrusivas, extrusivas e hipo abissais. II. As rochas magmáticas intrusivas são as rochas formadas pelo magma solidificado na superfície, por exemplo, o basalto. III. As rochas sedimentares são formadas por meio da sedimentação de partículas de outras rochas existentes. IV. As rochas metamórficas são rochas que sofreram alterações na sua estrutura em decorrência de baixas pressões e temperaturas, sendo exemplos comuns o mármore e o quartzito. Assinale a alternativa correta: a. Estão corretas apenas as afirmações I e III. b. Estão corretas apenas as afirmações II e IV. c. Estão corretas apenas as afirmações I, II e III. d. Estão corretas apenas as afirmações I, III e IV. e. Todas as afirmações estão corretas. 3. Considerando seus conhecimentos sobre os fatores pedogenéticos, julgue cada afirmação a seguir em verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) O material parental é o que determina se um solo será residual ou transportado. Se ele for de fácil ataque químico certamente formará um perfil residual. 2626 ( ) O clima tem influência no intemperismo, sobretudo devido aos parâmetros temperatura e precipitação. Ambos podem atuar conjuntamente, por exemplo, quando observamos perfis desenvolvidos em regiões com baixa temperatura e incipiente incidência de chuvas. ( ) Um relevo mais suave condiciona uma situação hídrica mais duradoura, possibilitando o aparecimento de uma vegetação mais exuberante. Já em terrenos mais íngremes, a declividade atua de modo que haja uma menor. Assinale a alternativa que contenha a sequência correta de respostas do V ou F anterior: a. V – V – F. b. V – F – F. c. F – F – V. d. F – V – V. e. F – V – F. Referências bibliográficas ALMEIDA, F. Princípios da formação dos solos. Disponível em: http:// thiagoazeredopedologia.blogspot.com/2012/05/apostila-2-principios-da-formacao- dos.html. Acesso em: 26 maio 2019. CAMPOS, M.S. Origem e formação dos solos. 2014. 38 p. Disponível em: https:// docplayer.com.br/59600809-Origem-e-formacao-dos-solos.html. Acesso em: 30 maio 2019. http://thiagoazeredopedologia.blogspot.com/2012/05/apostila-2-principios-da-formacao-dos.html http://thiagoazeredopedologia.blogspot.com/2012/05/apostila-2-principios-da-formacao-dos.htmlhttp://thiagoazeredopedologia.blogspot.com/2012/05/apostila-2-principios-da-formacao-dos.html https://docplayer.com.br/59600809-Origem-e-formacao-dos-solos.html https://docplayer.com.br/59600809-Origem-e-formacao-dos-solos.html 2727 27 CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações: Fundamentos. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1988. 244 p. COUTO, C. Conceitos e Processos relativos à formação das Rochas Sedimentares. 2016. Disponível em: http://cienprof7.blogspot.com/2016/10/ conceitos-e-processos-relativos.html. Acesso em: 18 jun. 2019. DAS, B.M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 6. ed. São Paulo: Thomson Learning, 2007. 577 p. Tradução da 6ª edição norte-americana. EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Sistema brasileiro de classificação de solos. 2. ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA-SPI, 2013. 306 p. GUIA DO ESTUDANTE. Características dos solos - Curso Enem Play. 2016. Disponível em: https://images.app.goo.gl/Xfv5SDsgubMQKweo6. Acesso em: 26 maio 2019. JENNY, H. Factors of soil formation: a system of quantitative pedology. New York: MacGraw Hill, 1941. 281 p. KER, J.C. et al. Pedologia: Fundamentos. 1. ed. São Paulo: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2012. 343 p. MUSEU HEINZ EBERT. Departamento de Petrologia e Metalogenia - Rio Claro/SP, 2019. Disponível em: https://museuhe.com.br/rochas/rochas-igneas/texturas-de- rochas-magmaticas/trama-de-rochas-igneas/. Acesso em: 20 jun. 2019. PINTEREST. 2019. Disponível em: https://www.pinterest.com.mx/ pin/861524603691436420/. Acesso em: 26 maio 2019. RAINHO, A. R. Classificação de rochas sedimentares. 2011. Disponível em: https:// pt.slideshare.net/ritarainho/16-classificao-sedimentares. Acesso em: 18 jun. 2019. TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. 558 p. VARGAS, M. Introdução à Mecânica dos Solos. São Paulo: Mcgraw-Hill do Brasil, Ed. Da Universidade de São Paulo, 1977, 509 p. Gabarito Questão 1 – Resposta C Apenas as afirmações I e IV estão corretas. Correção II – Considerando a grande variabilidade de processos pedogenéticos que podem ser observados para a formação dos solos, não necessariamente todos os perfis de solo apresentaram todas as camadas/horizontes. Correção III – A atividade biológica não auxilia necessariamente na execução de um projeto de obra civil. http://cienprof7.blogspot.com/2016/10/conceitos-e-processos-relativos.html http://cienprof7.blogspot.com/2016/10/conceitos-e-processos-relativos.html https://images.app.goo.gl/Xfv5SDsgubMQKweo6 https://museuhe.com.br/rochas/rochas-igneas/texturas-de-rochas-magmaticas/trama-de-rochas-igneas/ https://museuhe.com.br/rochas/rochas-igneas/texturas-de-rochas-magmaticas/trama-de-rochas-igneas/ https://www.pinterest.com.mx/pin/861524603691436420/ https://www.pinterest.com.mx/pin/861524603691436420/ https://pt.slideshare.net/ritarainho/16-classificao-sedimentares https://pt.slideshare.net/ritarainho/16-classificao-sedimentares 2828 Correção V – A rocha sã está presente tanto em perfis de solo residuais como em perfis de solo transportados. A diferença é que naqueles o solo permanece sobre seu material de origem e neste, não (é transportado por algum agente). Questão 2 – Resposta A Estão corretas apenas as afirmações I e III. Correção: II – As rochas magmáticas extrusivas são as rochas formadas pelo magma solidificado na superfície, por exemplo, o basalto. Rochas magmáticas intrusivas são aquelas em que o resfriamento acontece no interior do globo terrestre e entre suas principais características temos que a cristalização de minerais ocorre de modo lento, possibilitando a criação de minerais maiores, visíveis ao olho nu. Correção: IV – As rochas metamórficas são rochas que sofreram alterações na sua estrutura em decorrência de ALTAS pressões e temperaturas, sendo exemplos comuns o mármore e o quartzito. Questão 3 – Resposta C F – F – V. Correção I – O que determina se um solo será residual ou sedimentar está relacionado ao transporte dos materiais formados a partir do intemperismo da rocha mãe. Se o transporte for mais rápido/maior do que a degradação ou decomposição, os sedimentos serão transportados até serem estruturados em outro local. Caso contrário, ficarão sob a rocha e formarão um solo residual. O material parental determina os tipos de minerais dos quais será constituído o solo. Correção II – O clima tem influência no intemperismo, sobretudo devido aos parâmetros temperatura e precipitação. Ambos podem atuar conjuntamente, por exemplo, quando observamos perfis desenvolvidos em regiões com temperatura elevada e grande incidência de chuvas. 2929 29 Textura e estrutura dos solos Autora: Flávia Gonçalves Objetivos • Entender o que é textura, como identificá-la e suas implicações no comportamento do solo. • Compreender os parâmetros texturais obtidos pela curva granulométrica. • Conhecer os principais tipos de estruturas do solo e sua formação. 3030 1. Textura e estrutura dos solos A textura e a estrutura podem definir algumas tendências de comportamento do solo, sendo duas características importantes a serem conhecidas quando se pretende utilizá-lo em alguma obra geotécnica. A textura pode ser identificada em laboratório, por meio de ensaios, ou ainda estimada em campo, com uma simples análise tátil-visual. Já a estrutura do solo refere-se ao arranjo das partículas minerais, podendo ser de diversos tipos, cada um conferindo ao solo um comportamento distinto. Nesta unidade, você entenderá o que é textura do solo, como identificá- la e que implicações esta propriedade tem sobre o comportamento geotécnico. Além disso, você conhecerá alguns tipos de arranjos estruturais possíveis de se encontrar na natureza e suas características. 1.1 Textura do solo A composição do solo só é alterada sob a ação da erosão ou do intemperismo, mudança esta ocorrida de forma lenta, durando séculos ou milênios. Por isso, a característica textural do solo não é variável em um curto espaço de tempo, fato que, em uma escala limitada, sem que haja grandes variações geológicas no terreno, o comportamento do solo devido à sua textura será semelhante em uma mesma área (REINERT; REICHERT, 2006, p. 4). A proporção e combinação dos diferentes tamanhos de partículas do solo definem sua textura. Segundo a NBR 6502-95 (ABNT, 1995, p. 8, 9, 15 e 17), os solos podem apresentar as seguintes frações texturais, baseado nos diâmetros (D) das partículas: a. Pedregulho: 2,0 < D < 60,0 mm. b. Areia grossa: 0,60 < D < 2,0 mm. c. Areia média: 0,20 < D < 0,60 mm. 313131 d. Areia fina: 0,06 < D < 0,20 mm. e. Silte: 0,002 < D < 0,06 mm. f. Argila: D < 0,002 mm. Os pedregulhos nada mais são do que fragmentos de rocha com algumas partículas de minerais. Já as areias são compostas principalmente por quartzo e feldspato. Os siltes são partículas microscópicas de quartzo ou lâminas de outros minerais. Por fim, as argilas são partículas micro e submicroscópicas que possuem principalmente a forma laminar, compostas por mica, argilominerais e outros (DAS, 2007, p. 14). Solos compostos por pedregulhos e areias são denominados de solos grossos, e solos compostos por siltes e argilas são conhecidos como solos finos. De acordo com essa composição textural, o solo pode apresentar comportamentos distintos, como mostra a Quadro 1. Quadro 1 – Comportamentos dos solos segundo sua textura SOLOS GROSSOS SOLOS FINOS Menor porosidade Maior porosidade Menor micro e maior macroporosidade Maior micro e menor macroporosidade Baixa retenção de água Alta retenção de água Maior permeabilidade Menor permeabilidade Menor densidade Maior densidade Maior resistência à compactação Maior suscetibilidade à compactação Maior suscetibilidade à erosão Maior resistência à erosão Baixa coesão Alta coesão Menor plasticidade Maior plasticidade Fonte: adaptado de Reinert e Reichert (2006). Para a identificação da textura do solo em campo, pode-seutilizar a análise tátil-visual, manuseando o material e basendo-se nos sentidos (tato, visão e olfato, principalmente), sendo brevemente descrita pela NBR 7250 (ABNT, 1982). A partir da sensação ao tato do solo nas mãos, 3232 é possível determinar se há apenas grãos de areia (mais áspero) ou se há também partículas de argila e silte (mais sedosos). A resistência à compressão dos dedos pode definir se o solo é mais argiloso (mais resistente) ou mais siltoso (mais frágil). Já a moldagem de esferas ou cilindros com o solo úmido permite observar se o solo possui mais argila (mais plástico e moldável) ou mais areia (menos plástico e moldável). Quando se coloca uma amostra de solo em um recipiente com água, pode-se notar a diferença entre os tempos de sedimentação das diferentes partículas, onde a areia sedimenta muito mais rápido que a argila. Outras análises ainda podem ser feitas, contudo, é necessário ressaltar que estes procedimentos não são completamente confiáveis, haja vista a subjetividade envolvida. Deste modo, ela deve ser usada apenas como uma identificação prévia e estimada. Quer exemplos de como ela pode ter interpretações equivocadas? Imagine que uma pessoa percebe a amostra muito áspera, enquanto outra presta mais atenção na sujidade que esta deixa ao ser esfregada sobre a pele. Um pode afirmar que a amostra é puramente granular, composta apenas por grãos visíveis a olho nu, enquanto a outra pode afirmar que, na verdade, há torrões ou aglomerados de partículas de argila que podem ser desfeitos até dimensões menores. Qual das duas pessoas está correta? Não há como saber apenas com as afirmações feitas. No entanto, para diminuir tais divergências, este ensaio de campo deve ser feito com a amostra úmida, uma vez que o aglomerado argiloso se torna uma pasta quando umedecido, ao contrário do grão de areia, sendo facilmente identificado pelo tato (SOUZA PINTO, 2006, p. 21). Outra observação pertinente é que, com o passar do tempo, a prática na identificação de inúmeros solos faz com que o profissional passe a ser mais assertivo em suas análises, possíbilitando uma margem menor de erro. 3333 33 Em laboratório, é possível realizar o ensaio de granulometria conjunta, baseado na NBR 7181 (ABNT, 1984), composto pelos procedimentos de peneiramento (para partículas maiores que 0,075 mm de diâmetro) e sedimentação (para partículas menores que 0,075 mm de diâmetro). Neste método conjunto, a textura do solo é definida obtendo-se a proporção exata de cada fração textural presente na amostra por meio da curva resultante, chamada de curva granulométrica, como mostra a Figura 1. Nesta mesma figura, abaixo da curva, está representada a escala granulométrica, segundo a NBR 6502, citada no início do capítulo, que fornece a faixa de variação de tamanho de partícula em cada fração textural. Figura 1 – Curva e escala granulométrica Fonte: Pinheiro et al. (2013). A partir desta curva granulométrica, ou mais especificamente das frações proporcionais de cada subdivisão de tamanhos das partículas de solo, é possível classificá-lo segundo a escala dada pela NBR 6502, em ordem decrescente de proporção. No exemplo da curva acima, o solo seria então classificado como um pedregulho areno siltoso, já 3434 que possui maior quantidade de pedregulho (50%), seguido da areia (37%) e do silte (7%). Também é possível fazer uma classificação prévia do solo por meio do triângulo textural (Figura 2) quando se tem um solo composto apenas por argila, silte e areia. Esta textura auxilia na tomada de decisão de projetos e obras, uma vez que ajuda a apontar características preponderantes do comportamento do solo. Figura 2 – Triângulo textural Fonte: Oliveira (2016). Além desta classificação prévia, também é possível obter alguns parâmetros que caracterizam a distribuição do tamanho das partículas (CAPUTO, 1996, p. 26-27): a. Diâmetro efetivo (D10): é o diâmetro referente a 10% em massa de partículas menores que ele. 3535 35 b. Coeficiente de uniformidade (Cu): definido pela Equação 1. C D Du = 60 10 Equação 1 Onde D60 é o diâmetro referente a 60% em massa de partículas menores que ele; c. Coeficiente de curvatura (Cc): definido pela Equação 2. C D D Dc = 30 2 60 10 . Equação 2 Onde D30 é o diâmetro referente a 30% em massa de partículas menores que ele. Os valores de D10, D30 e D60 são obtidos na curva granulométrica, conforme a Figura 3. Caso o solo não apresente frações correspondentes a tais porcentagens (10, 30 e 60%), adota-se o menor diâmetro encontrado no ensaio. Figura 3 – Diâmetros obtidos da curva granulométrica Fonte: adaptada de Varela (2019). 3636 Em posse dos valores destes parâmetros, o solo pode ser classificado conforme descrito na Quadro 2: Quadro 2 – Classificação do solo por meio dos coeficientes de uniformidade e curvatura Coeficiente de Uniformidade Coeficiente de curvatura Muito uniforme: Cu < 5 Com uniformidade média: 5 < Cu < 15 Desuniforme: Cu > 15 Bem graduado: 1 < Cc < 3 Mal graduado: Cc < 1 ou Cc > 3 Fonte: Caputo (1996). A Figura 4 mostra três curvas granulométricas distintas. O Solo A é definido como mal graduado ou uniforme, pois a maioria das partículas está em uma pequena faixa de diâmetro. O Solo B possui uma granulometria descontínua, pois apresentou poucas partículas em uma determinada faixa de diâmetros (0,1 a 1 mm). Já o Solo C é classificado como bem graduado ou desuniforme, uma vez que as partículas estão compreendidas em uma ampla faixa de diâmetros (DAS, 2007, p. 28). Figura 4 – Tipos de curvas granulométricas e sua relação com os tipos de solos Fonte: adaptada de IFF-RS (2016) e Caputo (1996, p. 26). 3737 37 ASSIMILE Quando se diz que o solo é mal graduado ou uniforme, significa que há apenas uma pequena faixa de tamanho de partículas em sua composição. Já quando se diz que o solo é bem graduado e desuniforme, significa que ele possui uma extensa faixa de tamanhos de partículas em sua composição. Por fim, um solo com granulometria descontínua é carente de alguma faixa específica de tamanho de partículas. Agora que você já entende o que é textura do solo e conhece os possíveis tamanhos de partículas, é capaz de classificá-lo segundo sua distribuição granulométrica. Por exemplo, um solo com 30% de argila, 60% de silte e 10% de areia seria classificado como um silte argilo arenoso. Vamos agora entender os principais tipos de estruturas que podem formar o solo e suas características. 1.2 Estrutura do solo Segundo Terzaghi (1967), a estrutura do solo pode ser definida como o arranjo formado pelas partículas, sendo dependente dos tamanhos e suas respectivas quantidades na massa de solo. Sendo assim, as estruturas do solo podem ser de quatro tipos: a. Granular simples: Neste caso, grãos com diâmetros maiores que 2.10-5 m são depositados e acomodados em sedimentos argilosos, dando origem a uma estrutura de característica arenosa fofa que pode ser adensada por meio de vibrações. Esta formação se dá pela predominância do peso das partículas em relação ao atrito entre elas e os sedimentos, provocando uma rotação e consequente acomodação (Figura 5 (A)). 3838 b. Alveolar: Quando o mesmo processo descrito anteriormente acontece com grãos de diâmetro menores que 10-5 m, o atrito entre as partículas e os sedimentos predomina sobre o peso, não havendo acomodação e as partículas permanecem na posição onde foram depositadas. Assim, são formados alvéolos, originando uma estrutura esponjosa com características argilosas e estáveis (Figura 5 (B)). c. Floculenta: Quando partículas de dimensões entre 10-9 e 10-6 m formam uma suspensão coloidal, as diferentes forças elétricas entre elas causaria movimentos de atração e repulsão, gerando um movimento onde as partículas se chocariam umas com as outras acarretando uma aglutinação e, consequentemente, formando os flocos. São formadas estruturas semelhantes à alveolar, porém os alvéolos serão formadospor flocos de grãos, e não partículas isoladas (Figura 5 (C)). d. Esqueleto: São estruturas mais complexas, onde há formação das outras 3 estruturas citadas anterioremente (Figura 5 (D)). Figura 5 – Tipos de estruturas do solo: (a) Granular simples; (b) Alveolar; (c) Floculenta; (d) Esqueleto (a) (b) (c) 3939 39 (d) Fonte: adaptada de Molina Jr. (2017, p. 83). PARA SABER MAIS A coesão refere-se às forças de atração entre as partículas, principalmente argilas, que agentes químicos cimentantes proporcionam à estrutura do solo, geralmente formados por óxidos e carbonatos. Esta propriedade pode ser eliminada, por exemplo, por ataques químicos devido à contaminação do solo por algum efluente ou ainda por ação mecânica. Agora você entende a importância do conhecimento acerca da textura e estrutura dos solos? Estas características podem ajudar a tomar uma decisão prévia ou ainda guiá-lo para decidir quais outras análises devem ser feitas para uma execução segura de qualquer projeto geotécnico. 4040 TEORIA EM PRÁTICA Um engenheiro geotécnico foi solicitado para realizar uma análise prévia de um solo localizado no interior do seu estado, onde não havia nenhum tipo de informação resultante de ensaios de campo ou laboratório. Por meio de análise visual-tátil, ele observou que o solo possuía grãos com sensação sedosa e que sujavam sua mão. Além disso, ao manusear o solo úmido, o engenheiro conseguiu moldar uma esfera facilmente. Ao pressionar o torrão de solo seco entre os dedos, percebeu que era difícil de desfazê-lo. A partir destas informações, o que você diria sobre a textura do solo? VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. Um solo apresentou, diante de uma análise visual-tátil, aspereza ao tato e partículas visíveis ao olho nu, sem sujar as mãos ao esfregá-lo. Além disso, ao colocá- lo em um recipiente com água, o solo sedimentou rapidamente, depositando-se todo no fundo. De posse destas informações, pode-se concluir sobre o comportamento deste solo que o mesmo terá: I. Alta permeabilidade. II. Pouca suscetibilidade à erosão. III. Baixa porosidade. IV. Baixa plasticidade. V. Baixa coesão. 4141 41 Assinale a alternativa correta: a. Apenas as afirmações II, III e IV estão corretas. b. Apenas as afirmações I, IV e V estão corretas. c. Apenas as afirmações II e IV estão corretas. d. Apenas as afirmações III e V estão corretas. e. Todas as afirmações estão corretas. 2. Um ensaio de granulometria conjunta resultou em proporções de frações granulométricas de 20% de argila, 5% de silte e 75% de areia. Considerando a escala dada pela NBR 6502 (ABNT, 1995), como seria classificado este solo? a. Silte argilo arenoso. b. Areia silto argilosa. c. Areia argilo siltosa. d. Argila areno siltosa. e. Argila silto arenosa. 3. Considerando 3 solos: A – granulometria contínua, compreendendo uma ampla faixa de tamanhos de partículas; B – granulometria composta, em sua maioria, por partículas do tamanho de 0,1 a 0,8 mm; e C – granulometria carente de partículas do tamanho de 0,5 a 2 mm; defina qual solo se encaixa nas denominações a seguir: 4242 ( ) Solo com granulometria uniforme e mal graduado. ( ) Solo com granulometria descontínua. ( ) Solo com granulometria desuniforme e bem graduado. ( ) Cc < 1. ( ) Cu > 15. Assinale a alternativa que contenha a sequência correta de respostas anterior: a. B – C – A – B – A. b. C – B – A – A – C. c. B – C – C – B – A. d. C – B – A – B – A. e. A – C – A – C – B. Referências bibliográficas ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7250: Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos. Rio de Janeiro. 1982. . Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7182: Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro. 1984. . Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6502: Rochas e solos. Rio de Janeiro. 1995. CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações: Fundamentos. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1988. 244 p. DAS, B. M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 6. ed. São Paulo: Thomson Learning, 2007. 577 p. Tradução da 6ª edição norte-americana. 4343 43 IFF-RS. Instituto Federal de Educação, Ciência de Tecnologia Farroupilha. Caderno de questões – Prova IFF-RS – Técnico Laboratório – Edificações. 2016. Disponível em: https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/questoes?exam_ ids%5B%5D=51776&page=5. Acesso em: 20 jun. 2019. MOLINA Jr., W. F. Comportamento Mecânico do Solo em Operações Agrícolas. Piracicaba: ESALQ/USP, 2017. 223 p. OLIVEIRA, G. C. Física dos solos. Disponível em: http://www.dcs.ufla.br/site/_adm/ upload/file/pdf/Prof.%20Geraldo%20Cesar/1%20AULA%20TEoRICA_GCS_104.pdf. Acesso em: 22 jun. 2019. PINHEIRO, M. L. et al. Avaliação experimental de blocos prensados de solo-cimento com adição de grits. Ambiente Construído, 13 (2): p. 29-46. Porto Alegre, RS, 2013. PINTO, C. de S. Curso básico de Mecânica dos Solos: com exercícios resolvidos em 16 aulas. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. 355p. REINERT, D. J.; REICHERT, J. M. Propriedades físicas do solo. Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Rurais. Santa Maria, RS, 2006. 18 p. TERZAGHI, K. Soil mechanics in engineering practice. New York, John Wiley & Sons, 1967. 729p. VARELA, M. Granulometria. Disponível em: http://docente.ifrn.edu.br/marciovarela/ disciplinas/materiais-de-construcao/granulometria-1/granulometria. Acesso em: 20 jun. 2019. Gabarito Questão 1 – Resposta B Apenas as afirmações I, IV e V estão corretas. Correção II – Solos grossos possuem alta suscetibilidade à erosão por apresentarem menor coesão. Correção III – Solos grossos apresentam alta porosidade, uma vez que suas partículas são maiores e ao se acomodarem deixam maior volume e vazios entre as partículas. Questão 2 – Resposta C Seria classificado como uma areia argilo siltosa, uma vez que possui maior quantidade de areia, seguido de argila e silte. https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/questoes?exam_ids%5B%5D=51776&page=5 https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/questoes?exam_ids%5B%5D=51776&page=5 http://www.dcs.ufla.br/site/_adm/upload/file/pdf/Prof.%20Geraldo%20Cesar/1%20AULA%20TEoRICA_GCS_104. http://www.dcs.ufla.br/site/_adm/upload/file/pdf/Prof.%20Geraldo%20Cesar/1%20AULA%20TEoRICA_GCS_104. 4444 Questão 3 – Resposta A B – C – A – B – A. O solo A é denominado de bem graduado e desuniforme por possuir partículas de tamanhos variados e graduais. O solo B possui pouca variedade de tamanho de partículas, compreendendo uma pequena faixa da curva granulométrica, sendo denominado de mal graduado e uniforme. Já o solo C não possui partículas em uma faixa específica de tamanho, sendo denominado de solo com granulometria descontínua. Valores de Cc < 1 são referentes a solos mal graduados, assim como o solo B. Cu > 15 refere-se a solos desuniformes, assim como o solo A. 4545 45 Ensaios de campo: SPT, SPT-T, CPT e Ensaio da Palheta (VaneTest) Autora: Flávia Gonçalves Objetivos • Conhecer alguns dos ensaios de campo mais empregados para investigação de subsolo. • Identificar os procedimentos e resultados dos ensaios apresentados. • Entender as vantagens e a aplicabilidade de cada ensaio mencionado. 4646 1. Ensaios de campo: SPT, SPT-T, CPT e Ensaio da Palheta (VaneTest) Quando se pretende executar qualquer obra de Engenharia Civil, o conhecimento das condições do subsolo é de extrema importância. A definição do tipo de solo e a espessura de cada camada são informações valiosas para garantir a segurança das obras, uma vez que estas estarão apoiadas sobre o solo, transmitindo sua carga por meio das fundações. O reconhecimento do subsolo, bem como a determinação de suas propriedades geotécnicas podem ser realizadas por meio de investigações geotécnicas de campo. Mesmo que na maioria dos casos é necessária a utilização de correlações empíricas para converteros resultados obtidos por estes ensaios em propriedades adequadas para o projeto, a realidade é que os parâmetros obtidos por eles são os mais representativos da heterogeneidade que podemos ter dos materiais prospectados. Dito isto, neste capítulo você irá conhecer alguns dos métodos de investigação do subsolo mais empregados atualmente, todos realizados em campo, compreendendo sua finalidade e possíveis interpretações de resultados. 1.1 SPT O ensaio de investigação do subsolo mais popular e econômico é o Standard Penetration Test (SPT). Ele permite a estimativa da densidade de solos granulares e da consistência de solos coesivos por meio da mensuração da resistência dinâmica com o auxílio de um simples reconhecimento feito por sondagem (SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p. 22). Este ensaio, padronizado pela NBR 6484 (ABNT, 2001), consiste na cravação de um amostrador padrão, com 5 cm de diâmetro externo, devido a golpes aplicados pela queda de um martelo padronizado de 65 kg a uma altura de 75 cm. O NSPT é o número de golpes equivalente 4747 47 ao necessário para o avanço de 30 cm do amostrador, após terem sidos avançados 15 cm inicialmente, representativo da camada de solo na qual se fez a cravação. O esquema do ensaio é mostrado na Figura 1. Figura 1 – Esquema do ensaio SPT Fonte: Costa Branco (2017). Segundo a NBR 8036 (ABNT, 1983), existe um número mínino de sondagens que devem ser feitas dependendo da área em planta da edificação a ser construída. Os critérios são os seguintes: a. Até 200 m²: 2 sondagens. b. Até 1200 m²: 1 sondagem a cada 200 m². c. Entre 200 e 400 m²: 3 sondagens. d. Entre 1200 e 2400 m²: 1 sondagem a cada 200 m², até 1200 m², mais 1 sondagem a cada 400 m² para o restante. e. Acima de 2400 m²: número de sondagens definido para cada projeto. 4848 Segundo Schnaid e Odebrecht (2012, p. 22), as vantagens do uso do SPT são a simplicidade do método e do equipamento, o baixo custo de execução e a obtenção de valores que podem ser relacionados diretamente com alguns parâmetros empíricos de projeto. Além dos valores de resistência e coleta de amostras para cada camada, este ensaio também indica a profundidade do nível freático. Os equipamentos necessários para o ensaio, segundo a NBR 6484 (ABNT, 2001), são (Figura 2): a. Tripé: é a estrutura que estabiliza e auxilia o ensaio durante sua execução. Pode ser mecânico ou manual, possuindo uma roldana onde o cabo que sustenta o martelo é guiado. b. Martelo: possui massa fixa padronizada de 65 kg, podendo ser prismático ou cilíndrico. Possui um pino guia na face inferior que deve estar perpendicular à superfície a ser cravada. c. Cabeça de bater: elemento de aço que recebe diretamente o impacto causado pela queda do martelo, deve ter 83 mm de diâmetro, 90 mm de altura e massa de 3,5 kg. d. Bica: também chamada de trépano de lavagem, permite a injeção de água no furo quando o solo se mostrar resistente ao trado manual ou quando o nível d’água é encontrado, permite o recolhimento da água para prosseguimento do ensaio. e. Tubo de revestimento: elementos de aço que protegem as hastes e o amostrador das paredes do furo, com diâmetro interno de 63 a 76 mm. f. Hastes: são tubos metálicos retilíneos acoplados com roscas ou luvas que partem da cabeça de bater até o topo do amostrador, transferindo a energia do golpe para a cravação, com diâmetro interno de 25 mm e massa de 3,23 kg/m. g. Amostrador: com diâmetros externo e interno de 50,8 mm e 34,9 mm, respectivamente, é formado por uma cabeça com orifícios para saída de ar e água, um corpo bipartido e um bico de aço temperado. 4949 49 Figura 2 – Equipamento SPT Martelo 65 kg Pino guia Cabeça de bater Bica Cabo Tubo de revestimento Luva 1” Haste Amostrador 2 ½” Fonte: Schnaid e Odebrecht (2012, p. 24). Para a execução do ensaio, primeiramente escava-se o furo com o auxílio de um trado concha ou heicoidal até a profundidade de 1 metro. Apóia-se o equipamento com o amostrador no fundo deste furo e marca-se na haste três segmentos de 15 cm, sendo seguido da aplicação dos golpes até o amostrador atingir os 45 cm de cravação. Recolhe-se a amostra de solo de dentro do amostrador e em seguida, com o auxílio de um trado concha ou helicoidal, a escavação do furo é avançada até se atingir o novo metro para a repetição dos procedimentos anteriores. Para cada metro de profundidade, anota-se o número necessário para a cravação de cada segmento, por exemplo, 4/15, 10/15, 14/15. O NSPT será a soma do número de golpes para a cravação dos últimos 30 cm, no caso do exemplo anterior, NSPT = 10 + 14 = 24. Assim, é possível inferir a 5050 resistência e obter amostras de solo para cada metro de sondagem, até a profundidade exigida em projeto, traçando o perfil do subsolo, como mostra o relatório da Figura 3. Vale ressaltar que o NSPT de cada metro é o referente ao número de golpes dos 45 cm antes de alcançar este metro. Por exemplo, após a perfuração até 1 metro com o trado, o NSPT dos 45 cm de cravação seguintes, equivalendo à profundidade de 1,45 m será referente ao NSPT da profundidade de 2 metros. Figura 3 – Exemplo de relatório de SPT Fonte: acervo da autora. 5151 51 Ainda segundo a norma NBR 6484 (ABNT, 2011), o ensaio é finalizado quando: a. O número total de golpes para a cravação dos 15 cm iniciais for de 30 ao longo de 3 metros seguidos. b. O número total de golpes para a cravação dos 30 cm iniciais for de 50 ao longo de 4 metros seguidos. c. O número total de golpes para a cravação dos 45 cm iniciais for de 50 em 5 metros sucessivos. d. O avanço do amostrador for menor que 50 mm após 10 minutos de injeção de água. e. Até atingir a profundidade estabelecida em projeto. Caso o solo seja muito mole, pode ser que apenas um golpe do martelo seja suficiente para avançar o amostrador mais que os 15 cm iniciais. Assim, adota-se o número de golpes como 1/30, equivalendo a 30 cm de cravação apenas com um golpe. De forma contrária, quando o solo é muito resistente, necessitando de mais de 30 golpes (limite para que não haja danos ao equipamento) para que o amostrador avance 15 cm. Neste caso, anota-se o resultado como 30/15, por exemplo (SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p. 27). Segundo a NBR 7250 (ABNT, 1982), os solos podem ser classificados de acordo com o valor de resistência NSPT, conforme a Tabela 1. 5252 Tabela 1 – Classificação dos solos segundo o NSPT Solo NSPT Classificação Areia e silte arenoso < 4 Fofa 5 – 8 Pouco Compacta 9 – 18 Medianamente Compacta 19 – 40 Compacta > 40 Muito Compacta Argila e silte argiloso < 2 Muito Mole 3 – 5 Mole 6 – 10 Média 11 – 19 Rija > 19 Dura Fonte: ABNT (1982). ASSIMILE O valor de NSPT de cada camada é igual à soma do número de golpes necessários para a cravação do amostrador nos útimos 30 cm. Os golpes dos primeiros 15 cm não são levados em consideração no valor final do ensaio de cada camada, uma vez que pode haver “embuchamento” do solo dentro do amostrador neste trecho. 1.2 SPT-T O ensaio de SPT pode estar associado com medidas de torque, passando a ser denominado de ensaio SPT-T. Este procedimento, desenvolvido por Ranzini em 1988, consiste na aplicação de um torque por meio de um torquímetro instalado na parte superior da haste (Figura 4), possibililtando a rotação do amostrador já cravado no solo (SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p. 28). 5353 53 Figura 4 – Equipamento SPT-T Fonte: Schnaid e Odebrecht (2012, p. 29). A partir dos valores de torque, é possível encontrar o atrito lateral entre o amostrador e o solo, segundo a Equação 1: Equação (1) Onde Ft é o atrito lateral (kg/cm²), T é o torque (kgf.cm) e h é a profundidade de cravação do amostrado (cm). A medida de Ft pode auxiliar na caracterização física do perfil do solo. 1.3 CPT O ensaio de CPT (Cone Penetration Test), também conhecido por ensaio de cone ou ensaio de penetração estático, era padronizado no Brasil pela NBR 12069 (ABNT, 1991), porém estanorma foi cancelada em 2015. Atualmente, assume-se para a realização do ensaio o método da ASTM D-344 (Standard test method for deep quasi-static, cone and friction-cone penetration tests of soils - Método de ensaio padrão para ensaios de penetração em quase-estática profunda, cone e fricção-cone dos solos). Segundo Schanid e Odebrecht (2012), o ensaio é realizado por meio da cravação de uma ponteira cônica padronizada no solo com a uma velocidade constante e também padronizada, o qual possibilita medir 5454 a resistência encontrada tanto na ponta como devido ao atrito lateral da mesma com o solo. A ponteira cônica tem angulação de ponta de 60° ± 5° e base de 34,8 a 36,0 mm de diâmetro (Figura 5). A velocidade de cravação é de 20 mm/s ± 5 mm/s. Denomina-se qc como resistência de ponta, fs resistência lateral e Rf a a razão de atrito, sendo esta última calculada pela relação qc/fs. Figura 5 – Esquema do equipamento CPT e detalhes do cone Fonte: Velloso e Lopes (2010, p. 42). O relatório de um ensaio CPT é exemplificado na Figura 6. 5555 55 Figura 6 – Exemplo de relatório CPT qc (kPa) fs (kPa) Rr (%) Fonte: adaptada de Schnaid e Odebrecht (2012, p. 54). A classificação do solo por profundidade é feita por meio de correlação de ábacos de classificação (Figura 7), uma vez que neste ensaio não há coleta de amostras. Figura 7 – Ábaco de classificação segundo ensaios de CPT Fonte: Robertson (1990, p. 152). 5656 O ensaio de CPT pode ser de três tipos (SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p. 68): a. Mecânico: medidas da resistência de ponta (qc) e lateral (fs) transferidas mecanicamente pelas hastes. b. Elétrico: medidas de qc e fs diretamente na ponteira por meio de células de cargas instrumentadas eletricamente. c. Piezocone: medidas de qc e fs semelhantes ao elétrico somadas com a medição das pressões neutras (u) geradas durante a cravação. Vale ressaltar que, segundo Hachich et al. (1998, p 137-138), os ensaios de CPT mecânico e elétrico podem gerar algumas diferenças de resultados, principalmente quando se analisa o atrito lateral. Uma vez que a maior parte das correlações de resultados de CPT são baseadas nos ensaios mecânicos, quando são utilizados os parâmetros do ensaio elétrico, algumas correções devem ser feitas. Segundo Hachich et al. (1998, p. 131), este ensaio tem como vantagens a rapidez na execução e maior confiabilidade e quantidade de resultados por camada. Além disso, as características do material prospectado podem ser obtidas por correlações por meio de um ensaio que minimiza as perturbações no solo (devido principalmente à variação do estado de tensões, choques e vibrações) e é reconhecidamente mais preciso que o SPT. Como desvantagem, no entanto, necessita de um treinamento mais especializado para sua execução, ou seja, mão de obra qualificada, não coleta amostra para inspeção visual, há a dificuldade para transportar o equipamento em regiões de difícil acesso e o equipamento não penetra camadas muito densas e/ou com a presença de pedregulhos e matacões, exigindo expertise do profissional que for avaliar seus critérios de parada. 5757 57 PARA SABER MAIS O ensaio CPT com piezocone, denominado de CPT-U, permite a leitura das pressões neutras geradas durante o ensaio. O equipamento é dotado de um elemento filtrante (feito em plástico, cerâmica, aço ou bronze sinterizado) que deve ser saturado antes do início do procedimento em campo. 1.4 Ensaio de Palheta (Vane Test) O ensaio de Palheta, também conhecido como Vane Test, é usado principalmente em solos argilosos moles para encontrar o valor da resistência ao cisalhamento não drenada (Su) e é padronizado no Brasil pela NBR 10905 (ABNT, 1989; SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p. 128). Segundo Schnaid e Odebrecht (2012, p. 128), este procedimento consiste na cravação de uma palheta em formato de cruz submetida a um torque para cisalhar o solo por uma rotação constante. O valor do torque (T) multiplicado pela rotação resulta no valor de Su, uma estimativa de resistência não drenada (coesão) de argilas moles a muito moles. O esquema do ensaio está ilustrado na Figura 8. 5858 Figura 8 – Esquema do ensaio de palheta Fonte: Budhu (2017, p. 140). A Figura 9 mostra um resultado típico do ensaio de palheta, cujas leituras possibilitam fazer a leitura de torque, relacionados à rotação angular, que auxiliam na determinação da resistência não drenada de argilas moles e muito moles. 5959 59 Figura 9 – Curva torque versus rotação angular (A) e relatório típico do ensaio de palheta (B) Fonte: Schnaid e Odebrecht (2012, p. 133-134). A B 6060 Como é um ensaio específico para um tipo de solo, o conhecimento prévio do mesmo deve existir para a adequada execução e interpretação dos resultados. Sendo assim, existe algumas recomendações a respeito disso, como por exemplo: a. O solo deve possui NSPT ≤ 2, equivalendo a uma qc ≤ 1000 kPa. b. A maior fração textural do solo deve ser a argila (> 50 % dos grãos maiores que 0,075 mm). c. Ausência de lentes de areia. Diversos fatores podem influenciar nos resultados do Vane Test, como por exemplo (HACHICH et al., 1998, p. 148-150): a. Forma e dimensão da palheta: a forma mais comum é a retangular, sendo padronizada pela NBR 10905 com 130 mm de altura e 65 mm de largura. Recomenda-se ainda que a relação entre a área da seção transversal da palheta e a área do círculo produzido pela rotação da mesma não seja maior que 10%. b. Velocidade de rotação: a velocidade padrão é de 6°/min, mantendo a condição não drenada do solo. Devido à flexibilidade das hastes em grandes profundidades, recomenda-se dobrar a velocidade de rotação após os 15 metros. c. Tempo entre a cravação e a rotação: a NBR 10905 prevê um intervalo de 1 min. entre o momento em que se crava a palheta e o instante que se inicia a rotação. Tempos superiores a este podem favorecer a dissipação da poro-pressão, aumentando a resistência do solo. Agora que você aprendeu sobre alguns ensaios de campo para investigação do subsolo, pode se verificar a importância destes procedimentos e suas aplicabilidades e vantagens. Os resultados destes ensaios vão auxiliá-lo na tomada de decisões de quais tipos de fundações você pode utilizar em determinado perfil de solo, por exemplo, além de indicar a necessidade de alguma análise adicional, como ensaios laboratoriais. 6161 61 TEORIA EM PRÁTICA Um engenheiro geotécnico foi solicitado para realizar uma análise do subsolo de uma região em que não se tinha informação alguma. Os recursos não eram muito abundantes e a equipe disponível para realizar o ensaio de campo não tinha treinamento para realizar ensaios mais modernos e tecnológicos. Diante disso, qual tipo de ensaio de investigação do subsolo você indicaria? VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. Uma investigação do subsolo foi feita em um solo arenoso, sendo relatadas as camadas e suas espessuras e resistências, além do nível d’água. Sabendo disso, quais dos ensaios abaixo podem ter sidos realizados para obter tais resultados: I. SPT-T. II. CPT. III. SPT. IV. Ensaio de Palheta. Assinale a alternativa correta: a. Apenas as afirmações I e III estão corretas. b. Apenas as afirmações I e IV estão corretas. 6262 c. Apenas as afirmações II e IV estão corretas. d. Apenas as afirmações III e IV estão corretas. e. Todas as afirmações estão corretas. 2. O ensaio de SPT é um dos métodos de investigação do subsolo mais usado e barato que existe. A simplicidade da execução garante bons resultados para a escolha e execução de fundações. O procedimento consiste na cravação de 45 cm de um amostrador padrão por meio de golpes de um martelo de massa de 65 kg e altura de queda de 75 cm, a cada metro de profundidade. O valor da resistência NSPT de cada metro equivale: a. Ao número de golpes dos 15 cm iniciais de cravação do amostrador. b. À soma do número de golpes dos 30 cm iniciais de cravação do amostrador. c. Ao número de golpes dos 15 cm finaisde cravação do amostrador. d. À soma do número de golpes dos 30 cm finais de cravação do amostrador. e. À soma do número de golpes dos 45 cm totais de cravação do amostrador. 3. Considerando 4 edificações a serem construídas: A – área em planta de 198 m²; B – área em planta de 1.900 m²; C – área em planta de 350 m²; e D – área em planta de 985 m²; defina qual o número de sondagens que deve ser feito: 6363 63 ( ) 2 sondagens. ( ) 3 sondagens. ( ) 5 sondagens. ( ) 8 sondagens. Assinale a alternativa que contenha a sequência correta das respostas anteriores: a. D – B – C – A. b. A – C – B – D. c. A – C – D – B. d. B – A – C – D. e. C – A – D – B. Referências bibliográficas ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6484: Execução de sondagens de simples reconhecimento dos solos. Rio de Janeiro. 2001. . Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7250: Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos. Rio de Janeiro. 1982. . Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de Janeiro. 1983. . Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10905: Solo – Ensaios de palheta in situ. Rio de Janeiro. 1989. . Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12069: Solo – Ensaio de penetração de cone in situ (CPT). Rio de Janeiro. 1991. BUDHU, M. Fundações e estruturas de contenção. 2. ed. Rio de Janeiro: LCT, 2017. 6464 COSTA BRANCO, C.J.M. Notas de Aula – Fundações e Obras de Terra. 2017. HACHICH W. et al. Fundações: Teoria e Prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998. 762 p. ROBERTSON, P. K. Soil classification using the cone penetration test. Canadian Geotechnical Journal, v. 27, n. 1, 1990, p. 151-158. SCHNAID F.; ODEBRECHT E. Ensaios de campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. 254 p. VELLOSO, D.A.; LOPES, F.R.– Fundações. v. 2. São Paulo: Oficina de Textos, 2010. Gabarito Questão 1 – Resposta A Apenas as afirmações I e III estão corretas. Correção II – O ensaio CPT não fornece o níve d’água, a não ser que seja do tipo CPT-U. Correção IV – O ensaio de Palheta só é utilizado em solos argilosos moles e fornece a resistência não drenada deste solo. Questão 2 – Resposta D O NSPT equivale à soma do número de golpes dos 30 cm finais da cravação do amostrador, sendo os 15 cm iniciais desprezados. Questão 3 – Resposta C A – C – D – B. Edificação A – 198 m²: área menor que 200 m², então faz-se 2 sondagens, no mínimo. Edificação B – 1.900 m²: área entre 1.200 e 2.400 m², então o número mínimo de sondagens será = 1.200/200 + 700/400 = 7,75 = 8 sondagens. Edificação C – 350 m²: área entre 200 e 400 m², então faz-se 3 sondagens no mínimo. Edificação D – 985 m²: área menor que 1.200 m², então o número mínimo de sondagens será = 985/200 = 4,93 = 5 sondagens. 6565 65 Ensaios de laboratório Autora: Flávia Gonçalves Objetivos • Apresentar os ensaios empregados em laboratório para caracterizar e avaliar o comportamento do solo. • Conhecer os procedimentos e resultados dos ensaios apresentados. • Entender a aplicabilidade de cada ensaio de laboratório mencionado. 6666 1. Ensaios de laboratório Para a completa caracterização de um solo temos a necessidade de fazer, além da prospecção do solo, análises em laboratório. Os resultados podem auxiliar na compreensão do comportamento do material sob o qual uma obra será alocada. Sendo assim, este capítulo o levará a conhecer alguns dos ensaios que podemos realizar, compreendendo sua metodologia, finalidade e possíveis interpretações de resultados. 1.1 Ensaios de parâmetros e índices físicos dos solos No solo, apenas parte do seu volume total é constituído de partículas sólidas (fase sólida do solo). O restante é denominado fase porosa, a qual ainda pode ser subdividida em fase líquida e fase gasosa. Segundo Souza Pinto (2006), o comportamento do solo é dependente das proporções relativas destas partes. A Figura 1 representa de forma simplificada as fases do solo. Figura 1 – Representação das fases do solo: (A) em sua ocorrência natural e (B) em função de seus volumes e pesos, subdivididos proporcionalmente (A) (B) Fonte: adaptado de Souza Pinto (2006, p. 35). 6767 67 Você deve estar se perguntando, mas em que saber sobre as fases do solo vai me ajudar a entender melhor quais são e como realizamos os ensaios de laboratório para caracterizar e determinar o comportamento de um solo? A resposta está ligada ao conceito dos índices e parâmetros físicos. Os índices físicos de um solo são: a. Umidade gravimétrica (vgravimétrica): É a relação entre o peso da água (Pw) e o peso dos sólidos (Ps). b. Peso específico natural do solo (γ): É a relação entre o peso ou massa total (P) e o volume total (V). c. Peso específico dos sólidos (ou dos grãos) (γs): É a relação entre o peso das partículas sólidas (Ps) e o seu volume (Vs). d. Peso específico aparente seco (γd): É a relação entre o peso dos sólidos (Ps) e o volume total (V). e. Densidade relativa dos grãos (G): É a relação entre a peso específico da parte sólida (γs) e o peso específico de água pura de igual volume a 4° (γw, comumente adotada como 10 kN/m³). f. Peso específico aparente saturado (γSat): É a relação entre a soma do peso de sólidos (Ps + Ps) e água necessária para satração pelo volume total (V). g. Peso específico submerso (γSub): É a subtração do peso específico da água (γw) do peso específico aparente saturado (γSat). h. Índices de vazios (e): É a relação entre o volume de vazios (Vv) e o volume das partículas sólidas (Vs). i. Porosidade (η): É a relação entre o volume de vazios (Vv) e o volume total (V). j. Grau de Saturação (Sr): É a relação entre o volume de água (Vw) e o volume de vazios (Vv). 6868 ASSIMILE Comumente não realizamos as determinações em função do peso, mas sim da massa do material, isso porque é mais fácil relacionar as determinações feitas em laboratório a partir da massa aferida em balanças de precisão, sem a influencia intrínseca da gravidade. Sendo assim, os termos de peso específico (γ) descritos anteriormente, cuja unidade é kN/m³, podem ser escritos em unidades mais usuais de massa específica (r), com a unidade de g/cm³. Dentre estes, apenas três podem ser determinados em laboratório. Os demais são obtidos via correlação matemáticas, uma vez que sabemos que há uma proporção entre as fases do solo. Para os que podemos determinar, os procedimentos estão apresentados a seguir: • Umidade gravimétrica: A umidade gravimétrica é obtida conforme o Anexo 1 da NBR 6457 (ABNT, 1986). Pode ser executada em amostras deformadas, indeformadas ou mesmo moldadas para alguma finalidade, por exemplo, outro ensaio laboratorial. Independente do tipo de amostra, o procedimento é realizado com a secagem do material em estufa. Inicialmente pesa-se a cápsula (P0); em seguida, pesa-se o conjunto cápsula + solo na umidade que se deseja determinar (P1), por exemplo, em seu estado natural; este conjuto é levado para secar em estufa a temperatura de ±105 °C até peso constante; por fim, pesa-se novamente cápsula + solo (P2). Assim, a umidade gravimétrica pode ser determinada por meio da Equação 1: Equação 1 Dois exemplos de cálculo de umidade são apresentados a seguir: 6969 69 Exemplo 1: Uma amostra de solo úmido em cápsula de alumínio tem uma massa de 501 g. Após ser seca em estufa foi obtida uma massa seca da amostra ainda na cápsula de alumínio é igual a 403 g. Qual o teor de umidade gravimétrica do solo considerando a massa da cápsula de 39 g? Resolução: É bastante comum utilizarmos tabelas para determinar a umidade gravimétrica de um solo. A relação matemática é a mesma. Veja um exemplo resolvido. Exemplo 2: Para uma análise em laboratório foram obtidas as seguintes informações após a determinação das massas das amostras: Teor de umidade
Compartilhar